塔中油田深井超深井钻井技术研究

由于塔中油田深井超深井钻井作业在高温高压环境下进行,且钻遇地层情况复杂,会遇到如下钻井问题:地层中上部的阻卡严重;钻具和参数受限,导致钻速低、周期长;地层坍塌掉块。本文详细介绍了深井超深井配套钻井技术的研究与应用情况。     

膨胀管封隔复杂地层钻完井技术在侧钻井的应用

塔河油田为避开老井水体,老井侧钻上提造斜点钻遇上覆石炭系巴楚组或奥陶系桑塔木组泥岩井段,泥岩垮塌掉快堵塞采油井筒。为此,通过深井侧钻技术难点分析、扩孔工具优选、膨胀管关键技术分析及深井φ130.0 mm小井眼定向钻井技术配套,形成了一套适用于塔河油田深井侧钻井的随钻扩孔、膨胀管封隔复杂地层及后续小井眼定向钻井的非常规钻完井方案。同时布置了THA井进行试验,试验井创造了国内单次作业最长428 m和施工最深5 508 m 2项记录。现场应用结果表明,膨胀管封隔复杂地层钻完井技术解决了塔河油田φ177.8 mm套管开窗侧钻泥岩垮塌带来的技术难题,确保了钻井、完井和采油等作业井眼稳定;配套的深井φ130.0 mm小井眼定向钻井所需的钻杆、动力钻具和MWD,可以确保泥岩封隔井二开小井眼顺利钻至完钻井深。     

深井钻录、测试技术和配套装备创新进展及应用

深井钻录、测试技术和配套装备(二期)研发项目主要针对深井钻井关键技术瓶颈问题进行研究。经过"十二五"科研攻关,形成了精细控压钻井装备与技术、山前复杂地层超深井钻井关键技术、以气体钻井为代表的高效破岩技术、复杂地质条件下深井钻井液技术、深井高温高压固井技术、新型录井装备及智能采集系统、深井酸性气层测试及数据传输系统、旋转导向钻井系统、钻井工程设计和分析软件9项重大成果,解决了我国深井钻完井作业方面存在的部分技术瓶颈问题,使我国7000m钻井技术基本成熟、8000m钻井技术获得突破,大幅度提升了深井钻完井技术水平。     

等井径膨胀套管系统研制与试验

为了解决深井超深井钻遇复杂地层时实现无内径损失的机械封堵难题,通过优选大膨胀率管材、设计大变形膨胀螺纹和变径膨胀工具,研制了?219.1 mm等井径膨胀套管系统。通过室内试验,评价了?219.1 mm等井径膨胀套管系统的机械性能、膨胀性能,试验结果显示:?219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀后的抗外挤强度为15.1 MPa,抗内压强度为29.3 MPa,连接强度为1 850 kN,满足等井径膨胀套管作为“应急套管”临时封堵的要求;膨胀压力18～20 MPa,膨胀过程顺利,膨胀后整个系统性能良好。在测试?219.1 mm等井径膨胀套管系统井下功能性和裸眼下入性的基础上,进行了井下全过程试验,?219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀顺利,膨胀后内径为245.0 mm,满足?241.3 mm工具下入要求,达到了等径膨胀和无内径损失钻进的目的。研究和试验结果表明,?219.1 mm等井径膨胀套管系统可实现等径膨胀,可满足等井径膨胀及封堵作业要求,为等井径膨胀套管系统现场应用奠定了基础。      

四川盆地双鱼石区块特深井井身结构设计与适用性评价研究

四川盆地双鱼石区块震旦系特深井存在5个套管必封点和2个复杂风险点,井身结构设计存在较大难度。文章在调研国内外已钻特深井井身结构情况的基础上,分析认为双鱼石震旦系特深井所需套管层序多、强度高,现有国内外特深井井身结构方案无法在双鱼石区块震旦系特深井直接应用,需要自主研发。根据国内外现有钻井技术条件,文章建立了2套不使用膨胀管的适合特深井的套管和钻头尺寸匹配模型,并结合邻区钻探经验和本区块的地质特征,设计出适合双鱼石震旦系特深井的井身结构方案;然后对该井身结构开展了套管柱强度校核、水力学、钻柱力学及钻机作业能力的评价,对现有部分套管、钻杆等不满足安全钻井要求的情况,优化设计定制了专用套管、钻杆。研究结果表明,使用该套井身结构方案,作业过程中钻机负荷最大为6 856 kN,现有ZJ120型钻机及配套的70 MPa钻井泵可满足施工需求,配套设计的套管、钻柱、水力参数满足井下安全作业的需求,具有可实施性,可为国内相似区块的特深层勘探开发提供技术参考。     

定向随钻扩孔技术在塔河油田TH10233CH井的应用

受地层及地质避水要求等限制,塔河油田部分φ177.8 mm套管开窗侧钻水平井采用膨胀管复杂地层封堵钻井技术,该技术实施的关键是对复杂泥岩进行扩孔作业。对已实施的5口膨胀管井的扩孔作业进行分析,通过优选开窗侧钻井井斜角、随钻扩孔钻头和中、高速大扭矩螺杆,优化定向随钻扩孔钻井参数及深井小井眼定向随钻测量技术,TH10233CH井在5 542.66~5 884.00 m井段进行了定向随钻扩孔。扩孔段长341.34 m,最大井斜62°,井径满足膨胀管下入和膨胀大于165 mm的要求,保证了膨胀管复杂地层封堵技术在TH10233CH井的成功应用,为塔河油田同类井实施该技术提供了经验。     

川西地区高压天然气深井钻井完井技术

川西地区天然气储层埋藏深，纵向上普遍存在多个产层和异常高压气层，钻井过程中易出现井喷、井漏、井眼坍塌、卡钻等井下事故和复杂情况。针对复杂的地质条件，开展了技术攻关和现场试验，逐渐形成了包括深井井身结构设计、深井钻井液技术、储层保护技术、高压井控技术、深井长裸眼井段固井技术的深井配套钻井完并技术，并试验应用了包括螺杆钻具＋PDC钻头、深井PDC钻头、旋冲钻井技术、涡轮钻具等提高深井钻井速度的新技术、新工具。近年来，该地区高压天然气深井钻井速度、固井质量不断提高，井下事故及复杂情况不断减少，未出现井喷失控的重大事故，加快了该地区天然气勘探开发速度。     

井下套管阀在印尼NEB Basement-2井控压钻井中的应用

NEB Basement-2井为印度尼西亚JABUNG区块的一口定向井探井,本井采用井下套管阀配套控压钻井技术实现了不压井起下钻、试油作业等,避免了频繁转换钻井液污染储层及有效保障了空井筒条件下的作业安全。阐述了井下套管阀的现场安装工艺流程、控压起下钻的开关程序及现场应用效果。实践表明,配套应用井下套管阀并科学优化控压钻井施工工艺,可及时发现油气层、减少钻井复杂、节约钻井成本和保障井筒作业安全。     

国产化互联互通旋转导向系统首次应用实践

Welleader旋转导向工具是我国自主研发的旋转导向工具,可与国产随钻测斜、测井工具Drilog配合使用,构建为D+W旋转导向随钻测井系统。传统的D+W系统在数据传输速度方面存在不足,导致该系统在深井、复杂井等重点井型钻井作业中应用受限。D+W互联互通系统依靠互联互通短节实现了Welleader工具与多型国际先进定向井工具的通讯连接,借助第二代BCPM工具,可实现数据快速传输,具有更加广阔的应用前景。结合该系统在渤海油田的首次钻井作业实例,从工具结构特点、现场数据调试、井眼轨迹控制、作业参数优化等方面详细分析新型工具使用特点。以期为后续该系统大规模投入实际应用提供作业参考。     

深井小井眼定向随钻扩孔技术研究与应用

深井小井眼斜井段钻后扩孔存在扭矩大、工具易折断、周期长、扩孔效果差等技术难题,为此,开展了定向随钻扩孔研究与试验。在分析国内外主要扩孔工具的特点和现场应用效果的基础上,优选CSDR型双心钻头作为扩孔工具,配套475K4570型可调式单弯螺杆钻具为其提供动力。根据水功率合理分配原则,优化了钻头喷嘴组合和水力参数,在THA井进行了现场试验。THA井一趟钻钻进153 m,成功实现了井斜14.13°~42.50°段内的定向随钻扩孔,作业段井眼轨迹平滑,平均全角变化率5.554°/30m,平均井径173.99 mm,作业周期较设计周期缩短50%。现场试验表明,双心钻头配合螺杆动力钻具可以实现深井小井眼大斜度段的定向随钻扩孔作业,扩孔效果好,作业周期短,是进行斜井段扩孔作业的有效技术手段。      

小井眼设计降低了渤海丛式井钻井成本

本文分析和总结了渤海辽东湾地区绥中36—1油田B平台丛式井组在钻井设计和钻井作业中,简化井身结构、大胆使用小井眼钻井技术钻丛式井的新方法。采用这种方法可节约海上钻井成本,缩短建井周期,获得显著的经济效益和社会效益。     

中江地区井壁力学稳定性研究

中江地区沙溪庙组地层在钻井过程中一直存在比较严重的垮塌现象，给该区钻井施工带来较大的技术难题和经济上造成较大损失。为弄清井壁稳定性机理，为该区钻井工程的设计与施工提供科学依据，文章从井壁应力状态角度出发，根据岩石力学理论分析和实验，利用钻井、录井、测井、测试、压裂等资料建立了计算中江地区沙溪庙组地层井壁力学系统合理的物理模型和计算方法，建立了该区地层孔隙压力、地应力、井壁破裂压力和井壁坍塌压力剖面，并在此基础上对井壁力学方面的稳定性进行了分析，发现在1600～1840m井段地层坍塌压力较高，与地层压力相当，出现了井壁扩大现象，井壁稳定性差，建议改进钻井液性能，降低地层坍塌压力。     

滇黔桂楚雄地区高陡构造防斜打快技术难点及对策

滇黔桂地区属于南方海相地层，地层倾角大，岩石硬度级别高，研磨性极强，井身质量控制和提高钻井速度是钻井施工的一道难题。文中从该地区防斜打快的难点分析以及现有防斜打快技术的总结，针对乌龙1井的具体地质特点，采取了一套合理的技术对策，在控制井斜，提高钻井速度方面取得了显著的效果。     

青西油田空气钻井井眼稳定问题的探讨

窿15井、Q2-33和Q2-17井的空气钻井试验证明,空气钻井能大幅度地提高青西油田机械钻速,但在试验中出现井眼不稳定的问题.文中主要对青西油田地层特性和空气钻井井壁不稳定因素进行了阐述和分析,分析了青西油田Q2-33井空气钻井遇到的井眼不稳定问题,提高了对空气钻井井眼不稳定的问题的认识,对今后空气钻井的设计和施工具有一定的指导意义.     

吐哈油田煤层安全钻进技术

在分析煤层井壁失稳机理的基础上 ,对影响煤层井壁失稳的因素进行了逐一剖析 ,提出了一整套煤层安全钻进的技术措施。现场应用表明 ,该技术能有效地防止煤层坍塌 ,减少井下复杂情况及事故。     

苏里格气田大位移水平井钻井液技术

苏里格气田安定组、直罗组、石千峰组和石盒子组泥岩地层易发生严重井壁垮塌,且因水平位移大、水平段长、井眼小易导致井眼清洁与润滑问题。针对苏里格气田的地质构造、岩层特性和水平井的井身结构特点进行了研究,对石盒子泥岩地层取样做了全岩矿物分析和黏土矿物分析,找出了影响井壁稳定的原因。针对苏里格地区地质特点、井身结构及保护油气层的要求,系统地分析了水平气井施工的钻井液技术难点,提出分地层采用不同的钻井液体系,并对钻井液处理方法与钻井施工的技术措施进行了阐述。4口高难度水平井的安全施工表明,苏里格气田大位移水平井钻井液技术能满足该地区大位移水平井施工的需要,可为高效开发苏里格气田钻井施工提供支持。     

兴古7-H208保留深层水平井导眼技术

水平井导眼填井侧钻是导眼实施的通常做法,但是在兴古7块,水平井导眼位置较深,导眼钻井周期长、钻井成本高,且导眼有一定产能或可另作他用。通过深层高钢级、厚壁套管开窗技术完善与精细施工控制、分支水平井井眼轨迹优化控制和分支井眼上固下裸眼内插管固井工艺的实施,在兴古7-H208井中的深层潜山油藏段内的?244.48 mm技术套管上开窗侧钻水平分支井眼,成功实现了深层导眼的保留。现场施工发现现有磨铣类工具对硬度8级以上地层的套管开窗适应性较差,最后通过取换造斜器、多次磨铣、钻头辅助破岩等方式得以完成。兴古7-H208井目的层埋深4000 m、导眼井段长875 m、钻井周期43 d,利用分支井保留水平井导眼技术节约了大量钻井费用,具有推广应用价值。     

控压钻井多相流温度场预测

控压钻井钻遇储层产生气侵时,会使井筒内气液两相流在不同井深、温度条件下呈现出不同的流态,从而影响环空的压力分布。为此,基于井筒传热方程和能量方程,建立起了控压钻井井筒多相流温度场计算模型,并利用循环迭代法和数值分析法求解钻柱内和环空流体温度剖面。用实例分析其随循环时间、钻井液密度及钻井液排量增加而减小的规律;计算结果与PWD实测数据误差小于2.87%,能够满足控压钻井数据计算及现场施工需要。     

米泉区块井壁稳定性分析及钻井液的优选

准噶尔盆地南缘山前构造带米泉区块由于构造运动激烈,地层稳定性差,存在大段强水敏性泥岩和煤层。根据米泉1井实钻资料和岩屑分析了易塌和易水化缩径地层的地质特点,编制了米泉区块复杂地层三项压力预测软件,应用米泉1井测井数据计算了3个压力剖面,并据此分析了坍塌地层合理的钻井液密度窗口。在此基础上,对比研究了加入聚合醇的甲酸盐钻井液体系和两性离子钻井液体系。实验和现场应用结果表明,甲酸盐钻井液体系具有稳定井壁、抑制造浆、润滑防卡、抗黏土污染、流变性能好等特点,更适合米泉区块钻井的需要。     

苏76-1-20H井钻井技术

为提高低孔低渗气藏的开采效率,渤海钻探在苏里格气田部署了一口长水平段水平井—苏76-1-20H井。苏76-1-20H井存在水平段长、轨迹控制难、井眼尺寸小、循环泵压高、井眼清洁难度大、井壁垮塌、钻具变形等钻井难点,文中针对钻井难点,从井眼轨迹控制、摩阻扭矩预测控制、地质导向技术、钻井液技术、井眼修复技术、事故复杂预防等方面都采取相应的措施。该井实钻水平段长2 856 m,创造了中国石油陆上水平段最长记录,施工过程安全顺利,积累了长水平段水平井钻井技术经验,对高效开发低孔低渗油气田具有重要的指导意义。